车载光学被动式消热差高清变焦镜头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种车载光学被动式消热差高清变焦镜头，属于光电技术领域。
【背景技术】
[0002]环境温度的改变将导致光学元件的折射率、曲率、厚度、间隔发生改变，从而改变系统像差及焦距，最佳像面发生偏移，图像质量恶化甚至完全无法成像，因此对成像系统尤其是高分辨率成像系统具有不可忽视的影响，引起了相关领域研发人员的极大关注。因此在军用光学镜头、空间光学镜头、特种镜头的设计过程中应充分评估温度变化对成像质量的影响。目前国内外采用的消热差技术可分为三类:机械被动式消热差技术；机电主动消热差技术；光学被动消热差技术。其中光学被动式消热差技术是利用光学材料热特性的差异，通过不同特性材料的合理组合来消除温度的影响。由于这种方式不需要主动补偿机构，无温度调焦运动组件，因此具有结构简单、体积小、焦距值变化量小，系统光轴稳定，可靠性高、不需供电等优点，受到极大的重视，成为无热化设计的首选；但同时这种消热差技术的难度也是最大的，一般只在定焦、双视场、双波段或变倍倍数比较小的简单系统中应用。对于长焦距、高分辨率、变倍倍数比较大的镜头，随着变焦过程中各组元位置的改变，组元之间温度补偿的效果也随之改变，在变焦全过程中维持稳定的高质量的成像难度更大。因此，高分辨率的连续变焦镜头一般以机电主动消热差技术来满足不同环境温度下的应用要求。
【实用新型内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种结构简单、体积小、焦距值变化量小、系统光轴稳定、可靠性高的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，在变焦全程均能提供稳定、高清的成像质量。
[0004]本实用新型采用以下方案实现:一种车载光学被动式消热差高清变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光阑D和光焦度为正的后组E，所述的前组A包括从左向右依次设置的双凸透镜A-1、双凸透镜A-2、平凸透镜A-3与正月牙型透镜A-4密接的胶合组以及正月牙型透镜A-5 ;所述变倍组B包括从左向右依次设置的双凹透镜B-1、双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组以及正月牙型透镜B-4 ;所述补偿组C包括正月牙型透镜C-1与平凹透镜C-2密接的胶合组；所述后组E包括从左向右依次设置的双凸透镜E-1、双凸透镜E-2、双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的胶合组、双凸透镜E-5与双凹透镜E-6密接的胶合组以及正月牙型透镜E-7。
[0005]进一步的，所述前组A与变倍组B之间的空气间隔是3.63?96.42mm，所述变倍组B与补偿组C之间的空气间隔是5.59?86.88mm，所述补偿组C与后组E之间的空气间隔是 8.8 ?20.30mm。
[0006]进一步的，所述前组A中双凸透镜A-1和双凸透镜A-2之间的空气间隔为0.16mm，双凸透镜A-2和平凸透镜A-3与正月牙型透镜A-4密接的胶合组之间的空气间隔为0.16mm，平凸透镜A_3与正月牙型透镜A-4密接的胶合组和正月牙型透镜A-5之间的空气间隔为0.16mm ;所述的变倍组B中双凹透镜B-1和双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组之间的空气间隔为2.47mm，双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组和正月牙型透镜B-4之间的空气间隔为0.15mm ;所述后组E中双凸透镜E-1和双凸透镜E-2之间的空气间隔为0.15mm，双凸透镜E-2和双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的胶合组之间的空气间隔为0.15mm，双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的胶合组和双凸透镜E-5与双凹透镜E-6密接的胶合组之间的空气间隔为2.33mm，双凸透镜E-5与双凹透镜E-6密接的胶合组和正月牙型透镜E-7之间的空气间隔为19.97mm。
[0007]进一步的，其中双凸透镜A-2采用超低色散的H-FK61型号氟冕玻璃。
[0008]进一步的，所述镜头机械结构包括底板和设于底板上的主镜座，所述主镜座前端内部套设有用以安装前组A的前组镜座，主镜座中部内设置有可相对主镜座前后移动的变倍移动座和补偿移动座，所述变倍移动座上套设有用以安装变倍组B的变倍镜座，所述补偿移动座上套设有用以安装补偿组C的补偿镜座，所述主镜座后端设有用以安装后组E的后镜座，后组E中的正月牙型透镜E-7安装于后镜座后端，后镜座前端套设有用以安装后组E中双凸透镜E-1、双凸透镜E-2以及两胶合组的后组镜座。
[0009]进一步的，所述主镜座中部外侧套设有凸轮，凸轮旁侧设有与其通过齿轮啮合配合的电机，所述凸轮通过导钉分别驱动变倍移动座和补偿移动座前后移动，所述主镜座中部还设置有用以变倍移动座和补偿移动座移动导向的导轴。
[0010]进一步的，位于主镜座的后方还设置有探测器，主镜座旁侧还设置有霍尔元件以及与电机通过齿轮啮合配合的电位器。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:本实用新型使用ED (超低色散)材料，有效地降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头的分辨率显著提高，达到百万像素，可与高清晰度的摄像机适配；同时合理选择不同温度特性的玻璃材料，实现宽温度范围即_40°C ~+60°C内光学系统的光学被动式消热差设计；由于实现了光学被动式消热差，省去了系统中的主动补偿机构，因此系统具有结构简单、体积小、焦距值变化量小、系统光轴稳定、可靠性高等优点，并具有一定的抗振动、抗冲击能力，满足车载环境中的使用要求。在保证结构紧凑的前提下，采取一系列措施，提高了镜头耐振动、冲击的能力；在镜头结构设计中进行了刚度计算，适当增加壁厚，提高固有频率，提高镜头的抗振能力，保证系统的使用要求。
[0012]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例的光学系统示意图；
[0014]图2为本实用新型实施例的机械结构示意图；
[0015]图3是图2的左视图；
[0016]图4为本实用新型实施例中主镜座中部构造示意图
[0017]图5为本实用新型镜头在长焦时常温状态(+20°C)的MTF图；
[0018]图6为本实用新型镜头在长焦时低温状态(-40°C )的MTF图；
[0019]图1为本实用新型镜头在长焦时高温状态(+60°C)的MTF图；
[0020]图8为本实用新型镜头在短焦时常温状态(+20°C )的MTF图；
[0021]图9为本实用新型镜头在短焦时低温状态(-40°C )的MTF图；
[0022]图10为本实用新型镜头在短焦时高温状态(+60°C )的MTF图；
[0023]图中标号说明:1-双凸透镜A-l、2-第一压圈、3-第二压圈、4-主镜座、5-前组镜座、6-第一隔圈、7-双凸透镜A-2、8-第二隔圈、9-平凸透镜A-3、10-正月牙型透镜A-4、11-第三隔圈、12-正月牙型透镜A-5、13-第三压圈、14-变倍镜座、15-双凹透镜B-1、16-第四隔圈、17-双凸透镜B-2、18-双凹透镜B-3、19-第五隔圈、20-双凹透镜B_3、21_补偿镜座、22-正月牙型透镜C-l、23-平凹透镜C-2、24-第四压圈、25-后镜座，26-双凸透镜E-1、27-第六隔圈、28-双凸透镜E-2，29-正月牙型透镜E_7、30_第五压圈、31-探测器、32-底板、33-第六压圈、34-双凹透镜E-6、35-双凸透镜E_5、36_第七隔圈、37-双凹透镜E-4、38-双凸透镜E-3、39-第八隔圈、40-后组镜座、41-凸轮、42-变倍移动座、43-压板、44-电位器齿轮、45-电位器、46-电机齿轮、47-电机、48-电机安装架、49-导钉、50-凸轮压圈、51-补偿移动座、52-导轴、53-霍尔元件安装座、54-霍尔元件。
【具体实施方式】
[0024]如图1~4所示，一种车载光学被动式消热差高清变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光阑D和光焦度为正的后组E，所述的前组A包括从左向右依次设置的双凸透镜A-1、双凸透镜A-2、平凸透镜A-3与正月牙型透镜A-4密接的胶合组以及正月牙型透镜A-5 ;所述变倍组B包括从左向右依次设置的双凹透镜B-1、双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组以及正月牙型透镜B-4 ;所述补偿组C包括正月牙型透镜C-1与平凹透镜C-2密接的胶合组；所述后组E包括从左向右依次设置的双凸透镜E-1、双凸透镜E-2、双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的胶合组、双凸透镜E-5与双凹透镜E-6密接的胶合组以及正月牙型透镜E-7。
[0025]在本实施例中，其中双凸透镜A-2采用超低色散的H-FK61型号氟冕玻璃，有效地降低了光学镜头长焦时的二级光谱等像差，使镜头在长焦焦距段的分辨率得到显著提高，可与高清晰度的摄像机适配。
[0026]考虑到ED材料的折射率温度系数为负值且绝对值较大，在长焦时对温度效应起主导作用，必须控制其光焦度并使得其他镜片的温度效应与之互相平衡；在短焦时，后固定组的温度效应起主导作用，也应合理选择材料，消除其温度效应；变倍组B和补偿组C则用来平衡中间焦距段的温度效应，最终达到在变焦全程光学被动式消热差的